CN103062223A - 烧结含油轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烧结含油轴承及其制造方法，提供即使用作电动车窗用电动机的轴承等间歇地且短时间使用的电子仪器用电动机的轴承，尖鸣音的产生也会得到抑制的烧结含油轴承。所提供的烧结含油轴承的气孔的条件如下：气孔直径按照圆当量直径计为45～63μm的中等程度的尺寸的气孔数量为气孔总数的0.9～2.5%、气孔直径按照圆当量直径计为63～75μm的粒子间气孔数量为气孔总数的0.1～1.2%、气孔直径按照圆当量直径计超过75μm的大的粒子间气孔数量为气孔总数的3%以下。

Description

烧结含油轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及烧结含油轴承及其制造方法，特别是涉及安装在车辆等中的适合寒冷地区环境下的电动机用的烧结含油轴承及其制造方法。

背景技术

烧结含油轴承是通过多孔质的烧结体形成轴承主体、在烧结体的气孔中浸渗润滑油而成的，具有不上油就可以长时间使用的优点。通过该优点，烧结含油轴承适用于各种轴承装置，在车辆的制造领域中，在各种电子仪器用电动机的轴承等中，其应用得到发展。这些电子仪器用电动机由于配置在车辆的室内，因而轴与轴承内周面发生金属接触而滑动时产生的噪音即产生所谓尖鸣音时则会刺耳，因此提出了用于防止尖鸣音产生的各种技术方案。

日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报提供例如即使在达到零下20℃或零下30℃的寒冷地区环境下使用、也不会产生尖鸣音的烧结含油轴承，通过对烧结含油轴承赋予有效多孔率高但是通气度低的相反的特性，来防止尖鸣音的产生。即，通气度对润滑油的渗出性和滑动面的油压有影响，通气度高时，在寒冷地区环境下的滑动时易产生尖鸣音。另一方面，若为了使通气度低而提高烧结含油轴承的密度，则气孔的数量减少，结果有效多孔率减少，所以含油能力降低。因此若为了提高含油能力而增加有效多孔率，则通气度增加。如此通气度与有效多孔率处于二律背反的关系，难以在提高有效多孔率(含油能力)的同时降低通气度。

对此，日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报中，通过使用多孔质的还原铁粉末作为铁粉末，在烧结含油轴承的铁相中大量配置微细气孔而提高有效多孔率，由此使得通气度低的同时提高有效多孔率，从而解决相反的通气度与有效多孔率的问题，提供即使在寒冷地区环境下使用也不会产生尖鸣音的烧结含油轴承。

具体地说，日本特开2003-120674号公报中记载的烧结含油轴承的要点在于，轴承材料的烧结合金在含有Sn和P的Cu合金相与Fe的铁素体相按照面积比计呈现出大致均等比率的混合状态的截面组织中，含有0.7质量%以下的石墨粒子，在定型(sizing)后的轴承内周表面露出的铁部的面积为2～6%，有效多孔率为20～30%，以及轴承的通气度为6～50×10^-11cm²，气孔内含有40℃下的运动粘度为61.2～74.8mm²/s(cSt)的合成油。

此外，日本特开2005-082867号公报中记载的烧结含油轴承的要点在于，在对含有铁粉和铜粉或铜合金粉末的混合粉末进行压缩成型和烧结的烧结含油轴承用合金的制造方法中，所使用的铁粉的一部分或全部，使用为从表面到内部具有多个微细孔的海绵状且利用气体吸附法得到的比表面积为110～500m²/kg、粒度为177μm以下(通过80目筛)的多孔质铁粉。

日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报中记载的烧结含油轴承，例如合适地用作汽车空调的送风机用的轴承。但是可知若用作车辆的窗户开闭用的电动车窗用电动机的轴承，则即使常温环境下也会产生尖鸣音。只要汽车空调一开始运转，则会持续一阵而继续运转，因此若开始运转则供给充分量的润滑油，在轴与轴承的内周面之间形成牢固的油膜。另一方面，电动车窗为仅短时间的工作，且间歇地运转，因此在供给充分量的润滑油而在轴与轴承的内周面之间形成牢固的油膜之前运转停止，所以认为轴与轴承的内周面之间的油膜形成经常不充分。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供即使用作电动车窗用电动机的轴承等间歇地且短时间使用的电子仪器用电动机的轴承，尖鸣音的产生也会得到抑制的烧结含油轴承和这种烧结含油轴承的制造方法。

上述日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报中记载的烧结含油轴承的“气孔”包含以下的两种气孔。即，一般的烧结合金具有的作为粉末粒子间的间隙形成的气孔(以下称为“粒子间气孔”)、和分散在通过海绵状的多孔质铁粉末形成的烧结合金的铁相(铁部)内的微细气孔(以下称为“微细气孔”)。粒子间气孔为比较大的气孔，对烧结含油轴承的通气度的影响大。另一方面，微细气孔虽然一部分连通但是多数为未连通，对烧结含油轴承的通气度的影响小。

其中，为了使轴与轴滑动的轴承内周面不发生金属接触、而形成良好的滑动状态，有必要在轴与轴承内周面之间形成良好的油膜，利用油膜的压力保持轴而防止金属接触，但是若轴承的通气度高则产生润滑油的泄漏，不会形成良好的油膜。因此，日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报中，减少粒子间气孔而减小通气度，提高油膜的形成能力。另一方面，由于若通气度减小则润滑油的供给量减少，因此日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报中，通过配置微细气孔，提高有效多孔率而增加含油量，由此确保形成良好的油膜所必需的润滑油的量。

但是，未运转时，烧结合金铁相的微细气孔中含有的润滑油收缩、因毛细管力而被吸引到微细气孔内，对于在与轴滑动的轴承内表面形成良好的油膜来说，润滑油的供给量易不充分。因此，运转开始时，轴承内周面的润滑油的量不充分而产生金属接触，认为这是尖鸣音的原因。

因此，本发明人着眼于粒子间气孔的尺寸，预测只要配置适当尺寸的粒子间气孔，则使得轴承的通气度小的同时，在运转开始时供给充分的润滑油，从而可从运转开始时形成良好的油膜，并进行深入研究，结果完成了本发明。

即，本发明的要点在于，在有效多孔率高、含油能力高的上述日本特开2005-082867号公报的烧结含油轴承中，作为中等程度尺寸的气孔，配置气孔直径按照圆当量直径计为45～63μm的气孔数量为气孔总数的0.9～2.5%、按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量为气孔总数的0.1～1.2%的粒子间气孔的同时，将大的气孔、即气孔直径按照圆当量直径计超过75μm的粒子间气孔的数量抑制在气孔总数的3%以下。如此配置中等程度的粒子间气孔的同时，抑制大的粒子间气孔的数量，由此使得轴承的通气度小的同时，配置用于供给润滑油的的气孔，结果即使寒冷地区环境下也可以从运转开始时供给充分量的润滑油，在轴与轴承内周面之间形成牢固的油膜。

相对于日本特开2003-120674号公报、日本特开2005-082867号公报中记载的烧结含油轴承的本发明的烧结含油轴承的看法如图1所示。如该图所示，日本特开2003-120674号公报的烧结含油轴承，微细气孔的数量多，但是超过90μm的气孔比较多、且也存在超过100μm的气孔。另一方面，日本特开2005-082867号公报中记载的烧结含油轴承，与日本特开2003-120674号公报中记载的烧结含油轴承相比，微细气孔的数量多，不存在超过90μm的大的气孔。因此，本发明的烧结含油轴承中，如日本特开2005-082867号公报那样，增多微细气孔，此外，降低90μm以上的大的气孔的数量的同时排除超过100μm的大的气孔，由此降低通气度。而且，通过以某种程度设置45～75μm左右的中等程度的尺寸的气孔，使得通气度低的同时，通过这种中等程度尺寸的气孔实现润滑油的供给。

本发明的烧结含油轴承，具体地说特征在于，由铁铜系烧结合金构成，所述铁铜系烧结合金的全部组成按照质量比计为Cu：10～59%、Sn：1～3%、P：0.12～0.96%以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，轴承内周面的气孔面积率为20～50%，通气度为1～30×10^-11cm²，并且气孔总数为800个/mm²以上，并且表现出下述气孔分布：气孔直径按照圆当量直径计超过75μm的气孔数量为气孔总数的3%以下、按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量为气孔总数的0.1～1.2%、按照圆当量直径计为45～63μm的气孔数量为气孔总数的0.9～2.5%、以及按照圆当量直径计小于45μm的气孔为气孔总数的剩余部分。

此外，本发明的烧结含油轴承的特征在于，在全部组成中，含有Zn和Ni中的至少一种5质量%以下。

此外，本发明的烧结含油轴承的特征在于，在基质中，石墨、二硫化钼、硫化锰、氟化钙中的至少一种固体润滑剂成分以相对于上述铁铜系烧结合金100质量份为0.2～2质量份的量分散在上述铁铜系烧结合金的气孔中。

此外，本发明中，作为制造上述气孔分布的烧结含油轴承的方法，要点在于，使用粒度分布如下的铜磷合金粉末：200目筛上的粉末为5%以下、200目筛下且240目筛上的粉末为2～10%、240目筛下且325目筛上的粉末为10～50%、325目筛下的粉末为剩余部分，利用该铜磷合金粉末在烧结时产生液相、流出而形成的流出孔(柯肯德尔孔Kirkendall void)，形成上述中等程度的粒子间气孔。

而且，nnn目筛下指的是通过孔径为nnn目的筛的尺寸的粉末，mmm目筛上指的是未通过孔径为mmm目的筛的尺寸的粉末。例如，上述240目筛下且325目筛上的粉末指的是通过孔径为240目的筛、未通过孔径为325目的筛的尺寸的粉末。

本发明的烧结含油轴承的制造方法，具体地说，是使用在铁粉末中混合铜粉末、铜磷合金粉末、锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末而成的原料粉末，将上述原料粉末压缩成型而成型密度为5.5～6.8Mg/m³的大致圆筒形的成型体，并对所得成型体进行烧结的烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，所述原料粉末的组成按照质量比计为Cu：10～59%、Sn：1～3%、P：0.12～0.96%以及剩余部分为Fe和不可避免的杂质，作为上述铁粉末，使用为从表面到内部具有多个微细孔的海绵状且利用气体吸附法得到的比表面积为110～500m²/kg、80目的筛下的多孔质铁粉末，作为上述铜磷合金粉末，使用P量为4～12质量%，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，且具有下述粒度分布的铜磷合金粉末：200目筛上的粉末为4%以下、200目筛下且240目筛上的粉末为2～10%、240目筛下且325目筛上的粉末为10～50%、325目筛下的粉末为剩余部分，作为上述锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末，使用325目筛下的粉末，作为上述铜粉末，使用100目筛下的箔状铜粉末，或者2质量%以上的100目筛下的箔状铜粉和剩余部分为粒度200目筛下的电解铜粉，上述烧结中的烧结温度为760～810℃。

本发明的烧结含油轴承的制造方法中，含有向上述原料粉末中，以按照质量比计Zn和Ni中的至少一种为5质量%以下的方式添加铜锌合金粉末和铜镍合金粉末中的至少一种。

此外，本发明的烧结含油轴承的制造方法中，包括相对于上述原料粉末100质量份添加0.2～2质量份的石墨粉末、二硫化钼粉末、硫化锰粉末、氟化钙粉末中的至少一种固体润滑剂成分粉末。

根据本发明，实现下述效果：可以提供即使在运转开始时也可供给充分量的润滑油而形成牢固的油膜，因此即使用作电动车窗用电动机的轴承等间歇地且短时间使用的电子仪器用电动机的轴承，尖鸣音的产生也会得到抑制的烧结含油轴承。

附图说明

图1为表示本发明的烧结含油轴承的气孔分布的一例以及以往的烧结含油轴承的气孔分布的图。

具体实施方式

(1) 烧结含油轴承

(1-1) 烧结合金的组成

作为构成烧结含油轴承的烧结合金，使用全部组成按照质量比计为Cu：10～59%、Sn：1～3%、P：0.12～0.96%以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，呈现出包含铁相、铜合金(Cu-Sn-P合金)相和气孔(粒子间气孔和微细气孔)的金属组织的铁铜系烧结合金。

Fe以后述的多孔质铁粉末的方式赋予而形成铁相，有助于提高轴承的强度的同时，通过分散在铁相内的微细气孔提高有效多孔率而提高含油能力。

Cu形成软质的铜系合金(Cu-Sn-P)相，有助于改善与轴的相容性以及防止发热胶着。若全部组成中的Cu量小于10质量%则其效果缺乏。另一方面，若全部组成中的Cu量超过59质量%则Fe减少，结果铁相减少而分散在铁相内的微细气孔减少，结果有效多孔率降低，含油能力受损。由此，使得全部组成中的Cu量为10～59质量%。

Sn具有与Cu产生共晶液相而促进烧结的作用，以及与Cu合金化以强化铜系合金相而提高铜系合金相的耐磨损性的作用。若全部组成中的Sn量小于1质量%则其作用缺乏。另一方面，若全部组成中的Sn量超过3质量%则铜系合金相的硬度过度增加，与轴的相容性受损。由此，使得全部组成中的Sn量为1～3质量%。

P以后述的铜磷合金粉末的方式赋予，有助于中等程度的尺寸的粒子间气孔的形成。此外，具有与上述Sn一起与Cu合金化以强化铜系合金相而提高铜系合金相的耐磨损性的作用。若全部组成中的P量小于0.12质量%则这些作用缺乏。另一方面，若全部组成中的P量超过0.96质量%则粒子间气孔的数量增多，轴承的通气度增加，易产生油压的降低。由此，使得全部组成中的P量为0.12～0.96质量%。

Zn、Ni由于具有强化铜合金相而有助于提高铜合金相的耐磨损性的作用，因此可以提供Zn和Ni中的至少一种作为成分。但是，若这些元素的量过大则轴的磨损易增加。因此，提供Zn和Ni中的至少一种作为成分时，为5质量%以下。

(1-2) 气孔的面积率

轴承内周面的气孔面积率为20～50%。若轴承内周面的气孔面积率小于20%，则气孔的数量少、得不到充分的润滑效果。另一方面，若轴承内周面的气孔面积率超过50%则烧结含油轴承的强度显著降低。

(1-3) 通气度

烧结含油轴承的通气度与滑动音密切相关，通气度与噪音水平的关系近似于二次函数，若通气度高则噪音水平也升高。因此，使烧结含油轴承的通气度为30×10^-11cm²以下。另一方面，烧结含油轴承的通气度对润滑油的供给能力有影响，若通气度小于1×10^-11cm²则阻碍润滑油的供给而不能发挥良好的滑动特性。由此，使烧结含油轴承的通气度为1～30×10^-11cm²。

(1-4) 气孔总数

对于在烧结含油轴承的内周面露出的气孔(粒子间气孔和微细气孔)的总数，若少则有效多孔率减少，含油能力差，同时润滑油的供给能力也差，因此使得气孔的总数为800个/mm²以上。

(1-5) 气孔分布

在烧结含油轴承的内周面露出的气孔总数的大部分为微细气孔，通过该微细气孔，提高有效多孔率而提高含油能力。另一方面，若欲减小通气度而过度减小粒子间气孔，则润滑油的供给能力降低，不能供给充分量的润滑油，损害良好的油膜的形成。因此，配置中等程度的尺寸的气孔，抑制通气度的增加的同时提高润滑油的供给能力，从而防止寒冷地区环境中的尖鸣音产生。

中等程度的尺寸的气孔，作为粒子间气孔形成，以按照圆当量直径计为45～63μm的气孔数量为气孔总数的0.9～2.5%、以及按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量为气孔总数的0.1～1.2%的方式配置。其中，圆当量直径指的是将一个气孔的面积作为相同面积的一个圆的面积时的圆的直径。若按照这种气孔的圆当量直径为45～63μm的气孔数量小于气孔总数的0.9%以及按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量小于气孔总数的0.1%，则中等尺度的尺寸的粒子间气孔的数量少，不能实现润滑油的供给能力的改善。另一方面，为45～63μm的气孔数量超过气孔总数的2.5%以及按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量超过气孔总数的1.2%，则连通的气孔的数量增加，烧结含油轴承的通气度增加，噪音水平相反增加。

中等程度的尺寸的粒子间气孔，若调整成按照气孔的圆当量直径计为45～75μm的气孔数量，即上述按照圆当量直径计为45～63μm的气孔数量和按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量之和为气孔总数的1.3～3.0%，则从烧结含油轴承的通气度与润滑油供给能力的平衡的观点考虑优选。

此外，即使如上所述配置中等程度的尺寸的粒子间气孔，若存在大的粒子间气孔则烧结含油轴承的通气度也会增加，因此使得按照气孔的圆当量直径计超过75μm的尺寸的气孔为气孔总数中的3%以下。这种大的粒子间气孔优选为气孔总数的2%以下，进一步优选为1%以下。

而且，按照气孔的圆当量直径计小于45μm的气孔在气孔总数中形成为上述的剩余部分，有助于烧结含油轴承的含油能力。

(2) 烧结含油轴承的制造方法

(2-1) 原料粉末

原料粉末，使用在具有多个微细孔的海绵状的多孔质铁粉末中添加铜磷合金粉末、铜粉末、以及锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末并混合而成的混合粉末。

(2-2) 铁粉末

铁粉末使用上述日本特开2005-082867号公报中记载的多孔质铁粉末。即，为80目的筛下、且为从表面到内部具有多个微细孔的海绵状、利用气体吸附法(BET法-ISO 9277)得到的比表面积为110～500m²/kg的多孔质铁粉。其中，该利用气体吸附法得到的比表面积小于110m²/kg的铁粉的微细孔少、利用该铁粉末得到的烧结合金的铁相的微细气孔减少、烧结含油轴承的含油能力显著降低。另一方面，对于比表面积超过500m²/kg的铁粉末，微粉的量易增多，粒子间气孔易形成为封闭气孔，润滑油供给能力显著降低。作为这种多孔质铁粉末，可以举出例如ヘガネス社制商品名LD80(比表面积约为200m²/kg)、商品名P100(比表面积约为175m²/kg)、R12(比表面积约为225m²/kg)。

(2-3) 铜磷合金粉末

铜磷合金粉末是为了形成上述中等程度的尺寸的粒子间气孔而使用的。即，在原料粉末中添加铜磷合金粉末并压缩成型而成的成型体在内部配置有铜磷合金粉末。若将这种成型体在烧结时加热到Cu-P共晶液相产生温度以上，则由铜磷合金粉末产生Cu-P共晶液相的同时，所产生的Cu-P共晶液相通过毛细管力而浸渗、流出到铁粉末间的间隙中，成型体的内部的铜磷粉末存在的部位形成为粒子间气孔。Cu-P合金在714℃以上的温度、P量：1.2质量%以上且小于13.99质量%的范围下产生Cu-P共晶液相，但是为了切实地形成铜磷合金粉末的流出孔(柯肯德尔孔)以形成适当尺寸的粒子间气孔，铜磷合金粉末使用近似于共晶组成(P量：8.38质量%)的P量为4～12质量%、剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的铜磷合金粉末。

中等程度的尺寸的粒子间气孔如上所述，为了形成这种气孔分布，铜磷合金粉末使用200目筛上的粉末为4%以下、200目筛下且240目筛上的粉末为2～10%、240目筛下且325目筛上的粉末为10～50%、325目筛下的粉末为剩余部分的粒度分布的铜磷合金粉末，若这些粒度分布中，任意一项偏离则难以得到上述粒子间气孔。

此外，若原料粉末中的铜磷合金粉末的添加量小于3质量%，则通过铜磷合金形成的烧结含油轴承中的粒子间气孔数量不充分，烧结含油轴承的润滑油供给能力差。另一方面，若原料粉末中的铜磷合金粉末的添加量超过8质量%则通过铜磷合金粉末形成的烧结含油轴承中的粒子间气孔数量过多，烧结含油轴承的通气度增加。因此，使得对原料粉末的铜磷合金粉末的添加量为3～8质量%。如上所述，由于铜磷合金粉末中的P量为4～12质量%，因此原料粉末中的铜磷合金粉末的添加量为3～8质量%时，原料粉末的组成中的P量为0.12～0.96质量%。

(2-4) 铜粉末

使得原料粉末的组成中的Cu量为10～59质量%。该限定理由与上述全部组成中的Cu量的限定理由相同。该原料粉末中的Cu量，除了上述铜磷合金粉末实现的Cu份、和使用后述的铜锡合金粉末时的铜锡合金粉末实现的Cu份之外，以铜粉末的方式赋予。

该铜粉末可以以箔状铜粉末的方式赋予全部量。若以箔状铜粉末的方式赋予铜粉末，则以箔状的铜粉末包裹多孔质铁粉末的周围的方式配置，因此与添加量相比可以增多在轴承内周面露出的铜量、或阻断虽然少量但是存在的多孔质铁粉末内部的连通孔而降低通气度。另一方面，箔状铜粉末由于与通常所使用的电解铜粉末相比昂贵，因此铜粉末添加量多时，以电解铜粉末的方式赋予铜粉末的一部分在成本上优选。但是即使是这种情况下，由于若使用箔状铜粉末则得到上述效果，因此箔状铜粉末的添加量优选相对于全部原料粉末最低使用2质量%。

而且，铜粉末的一部分与Sn产生Cu-Sn共晶液相、促进烧结，但是若使用大的铜粉末作为铜粉末，则有可能形成粗大的流出孔而通气度增加。因此，箔状铜粉末的情况下使用粒度为100目筛下的箔状铜粉末，使用电解铜粉末的情况下，使用粒度为200目筛下的电解铜粉末。

(2-5) 锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末

Sn以锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末的方式赋予。如上所述，为了使得全部组成中的Sn量为1～3质量%，添加锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末以使原料粉末的组成中Sn量为1～3质量%。

Sn具有产生Cu-Sn共晶液相、促进烧结的作用，以及与Cu合金化、强化铜系合金相而提高铜系合金相的耐磨损性的作用，为了使这些作用均一地影响到烧结合金，锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末使用325目筛下的微细粉末，此外，本发明中，如上所述通过铜磷合金粉末形成中等程度的尺寸的粒子间气孔，但是若锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末为某种程度的尺寸的粉末，则由这些粉末形成作为流出孔的中等程度尺寸的粒子间气孔，因此难以控制气孔分布。从这种观点考虑，如上所述，锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末使用325目筛下的微细粉末。

而且，使用铜锡合金粉末时，有必要在烧结温度下产生液相，因此作为铜锡合金粉末，有必要使用Sn量为50质量%以上的铜锡合金粉末。

赋予Zn和Ni中的至少一种作为烧结合金的成分时，若以单纯粉末的方式赋予Zn则烧结时易挥发，此外若以单纯粉末的方式赋予Ni则难以扩散到铜合金相中。因此，赋予Zn和Ni中的至少一种时，任意一种情况下都以铜合金粉末的方式赋予。如上所述，赋予Zn和Ni中的至少一种时，为了使得Zn和Ni中的至少一种的量为5质量%以下，添加铜锌合金粉末和铜镍合金粉末中的至少一种粉末以使原料粉末的组成中Zn和Ni中的至少一种的量为5质量%以下。此外，使用这些铜合金粉末时，有必要根据这些铜合金粉末中含有的Cu量的份来调整上述铜粉末的添加量。

(2-6) 成型

上述原料粉末，与制造通常的烧结含油轴承的情况同样地，填充到通过具有造型成型体的外周形状的模具孔的模具、造型成型体的下端面形状的下冲孔、和造型成型体的内周形状的芯棒形成的模腔中，通过造型成型体的上端面形状的上冲孔和该下冲孔进行压缩成型，成型为大致圆筒形的成型体。此时成型体密度与通常的烧结含油轴承的成型体密度同样地，成型为5.5～6.8Mg/m³的范围。但是，本发明的原料粉末中，使用上述多孔质铁粉末作为铁粉末，与通常的雾化铁粉末相比表观密度低，因此与通常的烧结含油轴承的成型体相比，所形成的粉末粒子间的间隙小。

(2-7) 烧结

通过上述得到的成型体，与制造通常的烧结含油轴承的情况同样地，在非氧化性氛围气体中加热进行烧结。若烧结温度低于760℃则烧结不进行、烧结体的强度降低。另一方面，若烧结温度超过810℃则Cu-Sn共晶液相的产生量过多，而在通过铜磷合金粉末形成的粒子间气孔中渗出Cu-Sn共晶液相，难以得到所需的气孔分布。因此，使得烧结中的烧结温度为760～810℃。

(3) 其它的实施方式

上述烧结含油轴承中，如以往的烧结含油轴承中所进行那样，可以提供石墨、二硫化钼、硫化锰、氟化钙中的至少一种固体润滑剂成分。若使用这些固体润滑剂成分，则可以降低与轴滑动时的摩擦系数。这些固体润滑剂成分不与烧结合金的铁相或铜合金相反应，而分散在粒子间气孔的内部。使用这些固体润滑剂成分时，相对于铁铜系烧结合金100质量份小于0.2质量份时，效果欠缺，若超过2质量份则轴承的强度显著降低。因此使用固体润滑剂成分时，固体润滑剂成分的量相对于铁铜系烧结合金100质量份为0.2～2质量份。使用这种固体润滑剂成分时，相对于上述原料粉末100质量份，可以添加0.2～2质量份的固体润滑剂成分的粉末。

上述烧结含油轴承的制造方法中，如以往的烧结含油轴承中所进行那样，可以对烧结后的烧结体进行矫正轴承尺寸的定型等再压缩处理。此外，还可以进行日本特公昭63-067047号公报等中记载的对轴承内周面赋予锥度的再压缩处理。

实施例

[第一实施例]

作为原料粉末，准备以下(1)～(5)的粉末。

(1) 铁粉末：比表面积约为200m²/kg、粒度80目筛下

(2) 电解铜粉末：145目筛下且350目筛上的粉末为80～90质量%

(3) 箔状銅粉末：100目筛下且350目筛上的粉末为35～55质量%

(4) 锡粉末：325目筛下

(5) 铜磷合金粉末

对于上述中(5)铜磷合金粉末，使用孔径为200目的筛、240目的筛和孔径为325目的筛，分级为200目筛上、200目筛下且240目筛上的粉末、240目筛下且325目筛上、325目筛下的四种，以表1所示的比率配合制备粒度分布不同的铜磷合金粉末。而且，表中“-#nnn”指的是nnn目筛下的粉末，“＋#mmm”指的是mmm目筛上的粉末。

在上述铁粉末中，添加表1所示的粒度分布的铜磷合金粉末4质量%、电解铜粉末44质量%、箔状铜粉末4.5质量%、和锡粉末2质量%，相对于这些粉末的总计100质量份，添加作为成型润滑剂的硬脂酸锌粉末0.6质量份，进行混合以准备原料粉末。

使用所得到的原料粉末制造成型体密度6.4Mg/m²的成型体样品，将所得到的成型体样品在分解氨气氛围气体中加热到790℃进行烧结，制造外径10.30mm、内径7.31mm及高度6.63mm的圆筒形烧结体样品后，使用同一再压模具以同一压力将所得到的圆筒形烧结体样品再压缩，加工为外径10.20mm、内径7.32mm及高度6.50mm，制造样品编号01～12的烧结体样品。

对于这些烧结体样品，在轴方向上切断，通过光学显微镜观察内周面的同时，使用图像分析软件(イノテック株式会社制 Quick Grain Standard Video)，调查气孔的总数、以及各气孔的圆当量直径及其分布的同时，调查属于各气孔分布的范围的气孔数在气孔总数中所占的比率。这些结果都如表1所示。

进一步地，对于这些烧结体样品，真空浸渗作为润滑油的商品名アンデロール465(アンデロール制)形成烧结含油轴承样品，作为电动机的电机轴的轴承装配，测定该电动机在常温(25℃)下运转时的摩擦系数。该摩擦系数测定结果如表1所示。而且，电动机的轴的直径为7.29mm、滑动速度为101m/分钟、PV值为110MPa·m/分钟。

表1

由表1的样品编号01～06的结果可知，通过改变铜磷合金粉末的200目筛下且240目筛上的粉末的量，可以控制圆当量直径为63～75μm的气孔的比率。此外，圆当量直径为63～75μm的比率为0.1～1.2%的样品编号03～05的烧结含油轴承样品的摩擦系数都在0.10～0.12的低的范围内，防止了金属接触的发生，而圆当量直径为63～75μm的比率在0.1～1.2%的范围外的样品编号01、02和06的烧结含油轴承样品的摩擦系数都为大的值、为0.15以上，认为发生了金属接触。而且，为了如此使圆当量直径为63～75μm的气孔的比率为0.1～1.2%，可以使铜磷合金粉末的200目筛下且240目筛上的粉末的量为2～10质量%。

由表1的样品编号04、07～12的结果可知，通过改变铜磷合金粉末的240目筛下且325目筛上的粉末的量，可以控制圆当量直径为45～63μm的气孔的比率。此外，圆当量直径为45～63μm的比率为0.9～2.5%的样品编号04、08～11的烧结含油轴承样品的摩擦系数都在0.10～0.12的低的范围内，防止了金属接触的发生，而圆当量直径为45～63μm的比率在0.9～2.5%的范围外的样品编号07和12的烧结含油轴承样品的摩擦系数都为大的值、为0.15以上，认为发生了金属接触。而且，为了如此使圆当量直径为45～63μm的气孔的比率为0.9～2.5%，可以使铜磷合金粉末的240目筛下且324目筛上的粉末的量为10～50质量%。

而且，对于气孔总数，使用了不含200目筛下且240目筛上的粉末和240目筛下且325目筛上的粉末、而大部分为325目筛下的粉末作为铜磷合金粉末的样品编号01的样品最多，表现出随着200目筛下且240目筛上的粉末以及240目筛下且325目筛上的量增加而气孔总数减少的趋势。此外，对于该趋势来说，240目筛下且325目筛上的粉末的量的影响较大。但是，上述各粒度的铜磷合金粉末的添加量的范围的全部烧结轴承样品中，气孔总数存在800个/mm²以上，认为上述摩擦系数的增加并非有效多孔率(含油能力)的影响，而是按照圆当量直径计为45～75μm的气孔的比率的影响、即润滑油的供给能力的影响。

[第二实施例]

使用具有第一实施例的样品编号04的粒度分布的铜磷合金粉末，仅改变铜磷合金粉末的添加比率，其它的粉末的添加比率与第一实施例同样，制造铜磷合金粉末的添加量不同的原料粉末。然后使用这些原料粉末，与第一实施例同样地进行成型、烧结、再压缩，制造样品编号13～18的烧结体样品。对于这些烧结体样品，与第一实施例同样地调查气孔总数、属于各气孔分布的范围的气孔数在气孔总数中所占的比率。这些结果如表2所示。此外，对于这些烧结体样品，与第一实施例同样地测定常温(25℃)环境下的摩擦系数。该结果也如表2所示。而且，表2中记载了第一实施例的样品编号04的样品的值。

表2

由表2的结果可知，未添加铜磷合金粉末的样品编号13的烧结含油轴承样品(相当于上述日本特开2005-082867号公报的烧结含油轴承)，大部分为按照圆当量直径计为45μm以下的微细的气孔，虽然有效多孔率高、含油能力高，但是未充分存在进行润滑油供给的中等程度的气孔，因此未充分进行油膜的形成，摩擦系数为高值。此外，添加了1质量%的铜磷合金粉末的样品编号14的烧结含油轴承样品中，由于按照圆当量直径计为45～63μm的气孔的比率以及按照圆当量直径计为63～75μm的气孔的比率过少，因此未充分进行油膜的形成，摩擦系数为高值。

另一方面，铜磷合金粉末的添加量为3质量%的样品编号15中，由于按照圆当量直径计为45～63μm的气孔以及为63～75μm的气孔的比率在适当的范围内，润滑油的供给充分地进行，在轴与轴承内周面之间形成牢固的油膜，摩擦系数为低的值。此外，随着铜磷合金粉末的添加量增加，表现出按照圆当量直径计为45～63μm的气孔以及为63～75μm的气孔的比率增加的同时，微细的气孔被由铜磷合金粉末产生的Cu-P液相充满而气孔总数减少的趋势，但是，铜磷合金粉末添加量直至8质量%时，形成气孔总数为800个/mm²以上的充分的量。结果在铜磷合金粉末的添加量为3～8质量%之间时，摩擦系数维持于0.10～0.12的低值。

但是，铜磷合金粉末的添加量超过8质量%的样品编号18的烧结含油轴承样品，由于气孔总数低于800个/mm²，含油能力差，且按照圆当量直径计为45～63μm的气孔以及为63～75μm的气孔的比率过多，因此通气度增加而产生油压的降低，油膜失去、产生金属接触，结果摩擦系数增加、为0.15。

[第三实施例]

使用具有第一实施例的样品编号04的粒度分布的铜磷合金粉末，仅改变电解铜粉末的添加比率，其它的粉末的添加比率与第一实施例相同，制造铜粉末的添加量不同的原料粉末。使用这些原料粉末，以在烧结后形成第一实施例的烧结体尺寸的方式，使用尺寸不同的芯棒进行成型，与第一实施例同样地进行烧结，制造尺寸与第一实施例相同的圆筒形烧结体。然后与第一实施例同样地将这些烧结体再压缩，即再压缩量在与第一实施例相同的条件下进行再压缩，制造样品编号19～25的烧结体样品。对于这些烧结体样品，与第一实施例同样地调查气孔总数、属于各气孔分布的范围的气孔数量在气孔总数中所占的比率。这些结果如表3所示。此外，对于这些烧结体样品与第一实施例同样地测定常温(25℃)环境下的摩擦系数。这些结果也如表3所示。而且，表3中也记载了第一实施例的样品编号04的样品的值。

由表3可知，对于全部组成中的Cu量小于10质量%的样品编号19的烧结含油轴承样品，改善相容性的铜合金相缺乏，因此摩擦系数成为高值、为0.15。

另一方面，对于全部组成中的Cu量为10质量%的样品编号20的烧结含油轴承样品，铜合金相的量充分，摩擦系数降低至0.13。此外，随着全部组成中的Cu量增加而铜合金相的量增加，因此烧结含油轴承的相容性增加，摩擦系数为0.10～0.12的低值且稳定。另一方面，随着Cu量增加而铁相减少，因此气孔总数表现出减少的趋势。但是，全部组成中的Cu量直至60质量%时，气孔总数为800个/mm²以上，气孔总数为充分的数量。

但是，全部组成中的Cu量超过60质量%的样品编号25的烧结含油轴承样品中，Cu过多而气孔总数低于800个/mm²，因此含油能力差，且按照圆当量直径计为45～63μm的气孔以及为63～75μm的气孔的比率过多，因此通气度增加而产生油压的降低、油膜失去、产生金属接触，结果摩擦系数增加、为0.15。

本发明的烧结含油轴承适用于车辆的电动车窗用电动机的轴承等间歇地且短时间使用的电子仪器用电动机的轴承。

Claims (6)

1.烧结含油轴承，其特征在于，由铁铜系烧结合金构成，所述铁铜系烧结合金的全部组成按照质量比计为Cu：10～59%、Sn：1～3%、P：0.12～0.96%以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，

轴承内周面的气孔面积率为20～50%，

通气度为1～30×10^-11cm²，

气孔总数为800个/mm²以上，并且

表现出下述气孔分布：气孔直径按照圆当量直径计超过75μm的气孔数量为气孔总数的3%以下、按照圆当量直径计为63～75μm的气孔数量为气孔总数的0.1～1.2%、按照圆当量直径计为45～63μm的气孔数量为气孔总数的0.9～2.5%、以及按照圆当量直径计小于45μm的气孔为气孔总数的剩余部分。

2.如权利要求1所述的烧结含油轴承，其特征在于，在全部组成中，含有Zn和Ni中的至少一种5质量%以下。

3.如权利要求1或2所述的烧结含油轴承，其特征在于，在基质中，石墨、二硫化钼、硫化锰、氟化钙中的至少一种固体润滑剂成分以相对于所述铁铜系烧结合金100质量份为0.2～2质量份的量分散在所述铁铜系烧结合金的气孔中。

4.烧结含油轴承的制造方法，其为使用在铁粉末中混合铜粉末、铜磷合金粉末、锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末而成的原料粉末，将所述原料粉末压缩成型而成型密度为5.5～6.8Mg/m³范围的大致圆筒形的成型体，并对所得成型体进行烧结的烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，

所述原料粉末的组成按照质量比计为Cu：10～59%、Sn：1～3%、P：0.12～0.96%以及剩余部分为Fe和不可避免的杂质，

作为所述铁粉末，使用为从表面到内部具有多个微细孔的海绵状且利用气体吸附法得到的比表面积为110～500m²/kg、80目的筛下的多孔质铁粉末，

作为所述铜磷合金粉末，使用P量为4～12质量%，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，且具有下述粒度分布的铜磷合金粉末：200目筛上的粉末为4%以下、200目筛下且240目筛上的粉末为2～10%、240目筛下且325目筛上的粉末为10～50%、325目筛下的粉末为剩余部分，

作为所述锡粉末和铜锡合金粉末中的至少一种粉末，使用325目筛下的粉末，

作为所述铜粉末，使用100目筛下的箔状铜粉末，或者2质量%以上的100目筛下的箔状铜粉和剩余部分为粒度200目筛下的电解铜粉，

所述烧结中的烧结温度为760～810℃。

5.如权利要求4所述的烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，向所述原料粉末中，以按照质量比计Zn和Ni中的至少一种为5质量%以下的方式添加铜锌合金粉末和铜镍合金粉末中的至少一种。

6.如权利要求4或5所述的烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，相对于所述原料粉末100质量份，添加0.2～2质量份的石墨粉末、二硫化钼粉末、硫化锰粉末、氟化钙粉末中的至少一种固体润滑剂成分粉末。

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